[发明专利]用于全髋关节置换术的术前计划的系统和方法

说明书

为外科手术(特别是THA)提供计划工具。可以同时显示患者的肌肉骨骼结构的图像(例如，与相应平面相关联并且处于相同或不同功能性位置中)，并且经由共同配准和空间变换，可以在正确地相对于每个图像的相同位置中渲染并叠加3D植入物或其他对象。该3D植入物可以(例如经由手柄或自动使用图像处理)被适配到患者体内的现有植入物并移动到其他位置，例如以测量现有位置或计划初始位置或新位置。可以相对于与相应图像相关联的各种平面和/或相对于现有植入物来表示测量值。

交叉引用

就美国而言，本申请要求巴黎公约对以下申请的国内利益以及对于其他司法管辖区的优先权：1)2017年10月6日提交的题为”用于全髋关节置换术的术前计划的系统和方法”的美国临时申请号62/569,106，和2)2018年6月29日提交的题为“用于全髋关节置换术的术前计划的系统和方法”的美国临时申请号62/691,912，就允许并入的任何司法管辖区而言，将每个申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题涉及包括其方法和系统的外科手术中的计算机辅助程序，并且更具体地涉及一种如用于全髋关节置换术的术前计划的系统和方法。

背景技术

本说明书和相关附图将使用髋关节置换外科手术作为主要例子；该例子旨在是非限制性的，并且本文所述的系统和方法可以应用于各种其他外科手术程序或肌肉骨骼诊断。

髋关节置换外科手术(或全髋关节置换术，THA)涉及用假体植入物置换患者的天然髋关节(近端股骨和髋臼)。植入物的位置对于新关节的功能很重要。例如，未对准的髋臼杯可能在术后脱位，并且错位的股骨柄可能导致假体周围骨折或腿长度不等。当涉及植入假体时，术语“位置可以指临床相关参数，如相对于骨的平移位置或相对于解剖轴的角位置；术语“位置”旨在由本领域技术人员基于其使用的上下文来解释。在髋关节置换外科手术中，各个植入物的位置很重要，假体关节两侧的组合位置也很重要(例如，髋关节的组合前倾角是髋臼和股骨前倾角的总和，并且已知与髋关节稳定性临床相关)。

关节植入物的理想位置可以是患者特异性的，并且特别地，取决于患者的功能性肌肉骨骼运动学(即，各种肌肉骨骼结构如何通过功能性位置移动)。功能性位置或移动通常是指在基本的日常任务(特别是维持基本生活质量必不可少的那些任务，如站起、坐下、上楼梯等)期间肌肉骨骼系统的生物力学和运动学。例如，在健康的肌肉骨骼系统中，骨盆在站立和端坐位置之间的矢状平面内倾斜。具有异常肌肉骨骼系统(例如，运动过度的脊柱、退行性疾病和/或融合的腰椎)的患者可能经历异常的功能性肌肉骨骼运动学，如从站立到端坐的矢状平面内的异常程度的倾斜。例如，僵硬的脊柱可能导致骨盆在端坐时具有相对低的倾斜(向后)变化，这导致异常高的髋关节弯曲，使患者处于碰撞和/或脱位的风险中。图1A和1B示出了从站立到端坐位置的正常骨盆移动，图2A和2B示出了从站立到端坐位置的异常骨盆移动，其中，异常是由脊柱硬件所示的脊柱僵硬引起的。除了影响功能性位置之间的倾斜变化之外，变形还可导致肌肉骨骼系统位置偏离名义上的健康位置(例如，不健康患者在正常站立时可具有在矢状和/或冠状平面上倾斜的骨盆)。

发明内容

公开了为外科手术(特别是THA)提供计划工具的方法和系统。可以同时显示患者的肌肉骨骼结构的图像(例如，与相应平面相关联并且处于相同或不同功能性位置中)，并且经由共同配准和空间变换，可以在正确地相对于每个图像的相同位置中渲染并叠加3D植入物或其他对象。该3D植入物可以(例如经由手柄或自动使用图像处理)被适配到患者体内的现有植入物并移动到其他位置，例如以测量现有位置或计划初始位置或新位置。可以相对于与相应图像相关联的各种平面和/或相对于现有植入物来表示测量值。